Redimensionamento de motores elétricos com foco em...

BEM-VINDOS AO WEBINAR

“Redimensionamento de motores elétricos com foco

em eficiência energética”

Apresentador: Eng° Helder Pires Luca

WEG Equipamentos Elétricos S/A - Service, Brasil

helder@weg.net

�2. Espaço para apresentação pessoal , eventuais perguntas e/ou

comentários - respostas no final da apresentação.

�1. Teste de som: Reunião ���� Assistente de configuração de áudio ���� Sigam as

instruções.

�3. Digitem

aqui

PRINCIPAIS REGRAS DESTE WEBINAR:� As perguntas e/ou comentários deverão ser feitas unicamente por

escrito, utilizando-se o campo apropriado;

� Perguntas e/ou comentários podem ser enviadas durante o

desenvolvimento da apresentação, mas serão respondidas somente após

o final da mesma;

� Pode acontecer que, dependendo do número de perguntas e do tempo

disponível, algumas perguntas fiquem sem resposta durante o webinar;

� Se houver interrupção inesperada do webinar, certifique-se que sua

conexão com a internet esteja funcionando normalmente e tente se

conectar novamente;

�3

PALESTRANTE: Eng° Helder Pires Luca

Engenheiro eletricista pela Faculdade de Engenharia de Ilha

Solteira (UNESP), Pós-Graduação em Gestão Empresarial

(Uniban). Engenheiro de Aplicação na WEG desde 2003,

trabalhando com gestão, análise e suporte a projetos de

eficiência energética e engenharia de manutenção focados

em sistemas motrizes e processos industriais em diversos

segmentos e aplicações.

MEDIADOR: Eng° Eduardo GradizConsultor do Procobre –Instituto Brasileiro do Cobre

eduardo.gradiz@procobre.org.br

Motores | Automação | Energia | Tintas

Redimensionamento de motores Redimensionamento de motores Redimensionamento de motores Redimensionamento de motores elétricos com foco em eficiência elétricos com foco em eficiência elétricos com foco em eficiência elétricos com foco em eficiência

energéticaenergéticaenergéticaenergética

Fonte: MME, BEN 2008 - ANO BASE 2007

Mercado de fornecimento por classe de consumo

Distribuição do consumo de energia elétrica por uso final na Indústria

Consumo de Energia Elétrica

Fonte: MME, BEN 2008 - ANO BASE 2007

~ 30% destes motores podem ser redimensionados (experiência WEG)

Evolução da tarifa de energia elétrica

Fontes: Aneel – Tarifa de Energia; IBGE – demais itens

1980198019801980 46 mil trabalhadores470 mil veículos/ano

22 mil trabalhadores731 mil veículos/ano

ToyotaToyotaToyotaToyota6.8 mil trabalhadores509 mil veículos/ano

10 veículos por funcionário

33 veículos por funcionário

74 veículos por funcionário

Fonte: Revista Veja, Julho 2007

2007200720072007

O que vem mudando?

Custo da energia relativamente baixo, e baixa produtividade no

passado

Grande quantidade de motores sobredimensionados

Fonte: Revista Eletricidade Moderna

Perdas de produção

?

Custo do ciclo de vida dos motores elétricos

Cálculo de Consumo

kWh consumido (ano)

kWh consumido (ano)

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Curvas de desempenho de um motor elétrico

Curvas de desempenho de um motor elétrico

Desempenho de um motor com I menor que nominal

Em 100% de carga:

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor consumirá: 1.009.989,36 kWh/ano

Desempenho de um motor com I menor que nominal

Em 50% de carga:

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor consumirá: 510.967,68 kWh

• Diferença devido a arredondamentos (0,21%)

Desempenho de um motor com I menor que nominal

Em 50% da corrente, com dados obtidos no gráfico:40% carga, cos ϕ ϕ ϕ ϕ 0,70, e ηηηη 92%

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor consumirá: 413.217,36 kWh

* Diferença devido a dados coletados no gráfico (1,28%)

100% Carga 50% Carga 50% Corrente

Rendimento 94,1% 93,0% 92%

Cos ᵠ 0,87 0,77 0,70

Corrente 177A 100,78A 88,50A

Consumo (ano) 1.009.989,36 kWh 510.967,68 kWh 413.217,36 kWh

Desempenho de um motor com I menor que nominal

� Os valores de percentual de carga interferem diretamente no consumo do motor

� Importante ressaltar que 50% de carga é muito ≠ de 50% da corrente nominal

� Com baixa carga, o fator de potência também é reduzido fortemente

Substituindo motor em 100% de carga

Mantendo a potência de 110kW, aplicando um motor com rendimento Premium de 95,8% de rendimento:

Em 100% de carga:

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor economizará 17.922,6 kWh ou 1,77%

Ou, de outra forma:

� � �ê� = � ∙ !!� ∙ �(' ∙ �, $& ∙ #! ∙ �� = $#. '$�, !�* Diferença devido a arredondamentos (0,10%)

Substituindo motor em 50% de carga

Mantendo a potência de 110kW, aplicando um motor com rendimento Premium de 95,8% de rendimento:

Em 50% de carga, pelos dados da curva do motor:I = 101,5A, ηηηη = 94,8% e cosϕϕϕϕ = 0,75

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor economizará 9.701,88 kWh ou 1,89%

Ou, de outra forma:

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* Diferença devido a arredondamentos (0,50%)

Substituindo motor em 50% de carga

Redimensionanto o motor para 55 kW, aplicando um motor com rendimento Premium de 95,4% de rendimento:

Em 100% de carga, pelos dados da curva do motor:I = 87,0 A, ηηηη = 95,4% e cosϕϕϕϕ = 0,87

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor economizará 13.469,76 kWh ou 2,51%

Ou, de outra forma:

� � �ê� = � ∙ !!� ∙ $( ∙ �, $( ∙ #! ∙ �� = !�. '�#, ��* Diferença devido a arredondamentos (0,05%)

Substituindo motor em 50% da corrente

Em 40% de carga, pelos dados da curva do motor:I = 90A A, ηηηη = 94,0% e cosϕϕϕϕ = 0,68

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor economizará 8.791,92 kWh ou 2,12%

Mantendo a potência de 110kW, aplicando um motor com rendimento Premium de 95,8% de rendimento:

Ou, de outra forma:

� � �ê� = � ∙ !!� ∙ � ∙ �, &$ ∙ #! ∙ �� = ��. '$�, #(* Diferença devido a arredondamentos (0,36%)

Substituindo motor em 50% da corrente

Redimensionando o motor para 55 kW, aplicando um motor com rendimento Premium de 95,4% de rendimento:

Em 80% de carga, pelos dados da curva do motor:I = 72A A, ηηηη = 95,1% e cosϕϕϕϕ = 0,84

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Em um ano, operando 24 horas por dia, 30 dias por mês este motor economizará 12.854,52 kWh ou 3,26%

Ou, de outra forma:

� � �ê� = � ∙ !!� ∙ (# ∙ �, $! ∙ #! ∙ �� = ��. �$&, #�* Diferença devido a arredondamentos (0,37%)

22

Rendimento x Fator de Potência

P

QS

ϕ

Pmec Pmec

Fator de Potência = Cos ϕ =

S

P

S S

η(%)η(%)η(%)η(%)

P

Pη mec=

Mede a parcela de potência elétrica útil (P) que é transformada em potência mecânica (Pmec).

Mede a parcela de potência total (S) que é transformada em potência útil (P).

Consumo efetivo de energia Multa por ocupação do sistema

Comparativo de resultados sem redimensionamento

W22 Premium 110kw

100% Carga 50% Carga 50% Corrente

Rendimento 95,8% 94,8% 94%

Cos ᵠ 0,86 0,75 0,68

Corrente 175A 101 A 90 A

Economia (ano) 17.922,60 kWh 9.701,88 kWh 8.791,92 kWh

Economia (ano) 1,77% 1,89% 2,12%

W21 110kW 100% Carga 50% Carga 50% Corrente

Rendimento 94,1% 93,0% 92%

Cos ᵠ 0,87 0,77 0,70

Corrente 177A 100,78A 88,50A

Consumo (ano) 1.009.989,36 kWh 510.967,68 kWh 413.217,36 kWh

W21 110kW 100% Carga 50% Carga 50% Corrente

Rendimento 94,1% 93,0% 92%

Cos ᵠ 0,87 0,84 0,69

Corrente 177A 100,78A 88,50A

Consumo (ano) 1.009.989,36 kWh 510.967,68 kWh 413.217,36 kWh

Comparativo de resultados com redimensionamento

W22 Premium 55kw

100% Carga N/A

100% Carga 80% Carga

Rendimento 95,4% 95,1%

Cos ᵠ 0,87 0,84

Corrente 87 A 72 A

Economia (ano) 13.469,76 kWh 12.854,52 kWh

Economia (ano) 2,51% 3,26%

Resumo resultados com redimensionamento

e sem redimensionamento

W22 Premium 110kw

100% Carga 50% Carga 50% Corrente

Rendimento 95,8% 94,8% 94%

Cos ᵠ 0,86 0,75 0,68

Corrente 175A 101 A 90 A

Economia (ano) 17.922,60 kWh 9.701,88 kWh 8.791,92 kWh

Economia (ano) 1,77% 1,89% 2,12%

W22 Premium 55kw

100% Carga N/A

100% Carga 80% Carga

Rendimento 95,4% 95,1%

Cos ᵠ 0,87 0,84

Corrente 87 A 72 A

Economia (ano) 13.469,76 kWh 12.854,52 kWh

Economia (ano) 2,51% 3,26%

Comparativo de resultados com redimensionamento e

sem redimensionamento

� Na média, com o redimensionamento obteve-se:

� Aumento de 0,90% nos níveis de rendimento

� Aumento de 12,12% nos níveis de cos ϕϕϕϕ

� Redução de 28,67% da corrente

� Aumento de 42,34% na economia obtida em kWh

� Nota-se uma diferença relativamente pequena nos valores de rendimento quando se redimensiona o motor ou não, no entanto tal diferença se expressa nos valores de economia somados aos efeitos de redução de corrente e melhoria do fator de potência

Comparativo de resultados com redimensionamento e

sem redimensionamento

� As melhorias em fator de potência e redução da corrente impactam em não investimento de correção de fator de potência e barateamento do sistema de acionamento e proteção dos motores, bem como redução do desperdício por efeito Joule pela passagem da corrente nos cabos de alimentação

� Nas avaliações não foi considerado o ganho econômico, pois o foco era avaliar a melhoria da economia utilizando a técnica de redimensionamento de motores. No entanto, ao se reduzir a potência nominal do motor, reduz-se também o valor a ser investido, acumulado ao efeito do aumento da economia, o redimensionamento é uma alternativa mais viável, quando possível.

� Embora percentualmente menor, quando não é possível o redimensionamento (% carga elevado), a economia obtida em kWh, e portanto em R$ é elevada, o que também configura uma alternativa viável para redução do consumo e custos de energia elétrica

Que cuidados ter ao redimensionar um motor?

� Como vimos, o redimensionamento do motor é uma alternativa muito interessante do ponto de vista de economia de energia, porém, deve ser realizada com os devidos cuidados:

� Cuidados elétricos:

� O motor tem dois momentos distintos em termos elétricos, um é a partida, e outro durante o regime de operação.

� Partida

� Durante a partida a carga pode exigir altos valores de torque e o motor redimensionado deve atender a esta condição, assim é imprescindível estudar o sistema de partida do motor e carga acionada. Cargas de elevada inércia como ventiladores, centrífugas e correias transportadoras (quando carregadas) são especialmente críticas. Para estes casos é importante o apoio de pessoal capacitado para avaliar os esforços requeridos neste momento

Que cuidados ter ao redimensionar um motor?

� Em regime de operação

� Durante a operação do motor, o valor da corrente, e portanto da carga no motor, pode variar bastante devido a variações no processo, assim o novo motor deverá garantir que terá potência suficiente para acionar a carga em qualquer condição de operação. Uma correia transportadora ao tempo por exemplo, o motor deve acionar a carga mesmo em dias de chuva.

� Assim, é importante conhecer o equipamento em que está se realizando o redimensionamento e ter a maior quantidade e dados possível de sua operação, evitando assim possíveis surpresas.

� Novamente, é interessante o apoio de pessoal capacitado para avaliar as mudanças de carga, bem como informações da operação do equipamento.

Que cuidados ter ao redimensionar um motor?

� Cuidados mecânicos:

� Tanto na condição de partida quanto de regime, o eixo e rolamentos do motor devem ter capacidade de acionar a carga sem sofrerem fadiga ou elevação de temperatura.

� Um cuidado especial deve ser dado a acoplamentos por polias e correias, pois com a redução do diâmetro do eixo, reduz-se também a capacidade de acionamento de carga radial.

� Nestes casos são necessários os dados dos diâmetros das polias, distância entre eixos, tipo de correia e peso da polia motora. Em alguns casos a alteração do material do eixo e aplicação de rolamentos de rolos é necessária, ou em casos mais extremos (diâmetros muito diferentes), o redimensionamento fica inviável.

� A consulta ao fabricante do motor neste caso é necessária, para termos calcular os esforços corretos com base nos dados (diâmetros, comprimentos e material) do eixo e rolamentos do motor

Ultima dica

Alinhamento!

� Ao substituir o motor, deverá se realizar o correto alinhamento do mesmo, para garantir a confiabilidade e desempenho.

� No caso de polias e correias, é importante o correto tensionamentodas correias no momento da troca

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Muito Obrigado!

Eng°Helder Pires Luca

wegservice@weg.net

Fone: (47) 3276 6414